JFE Super Core 15JNSF / 10JNRF / 10JNEX900 / 10JNHF600

Сталь 6,5% Si є чудовим основним матеріалом для високочастотних застосувань, оскільки її питомий опір майже в 2 рази вищий, ніж у сталі 3% Si, а виділення тепла невелике через невеликі втрати на вихрові струми. З іншого боку, сталь 3% Si має перевагу у вигляді більш високої щільності потоку насичення в порівнянні зі сталлю 6,5% Si через менший вміст Si, який є немагнітним елементом.

При звичайній технології не вдалося задовольнити як високу щільність потоку насичення, майже рівну щільності потоку 3% Si, так і низькі втрати заліза при високій частоті на тому ж рівні, що і 6,5% сталі Si. Тому JFE Steel розробила новий матеріал, Gradient Si Super CoreTM JNSF, який задовольняє як високу щільність потоку насичення, так і низькі втрати заліза на високій частоті1, 2).

1 Крива намагнічування постійного струму

На малюнку 1 показані криві намагнічування постійного струму розробленої сталі 15JNSF950 (товщина: 0,15 мм) і сталевого листа 6,5% Si 10JNEX900 (товщина: 0,1 мм). Оскільки 15JNSF950 має низьку концентрацію Si в центрі товщини листа, його щільність потоку насичення показує високе значення (приблизно 2,0 Тл), майже рівне 3% сталі Si.

2 Втрати заліза матеріалами

На малюнку 2 показані втрати заліза 15JNSF950 і 10JNEX900 і пиловий сердечник зі сталі 6,5% Si. Пилові сердечники виготовляються шляхом лиття порошку чистого заліза або сталевого порошку Si зі сполучною речовиною, і в цьому дослідженні в якості матеріалу для порівняння використовувався пиловий ядро з порошку 6,5% Si-Fe, який демонструє відмінну продуктивність навіть серед пилових сердечників. Якщо порівнювати в умовах магнітного збудження частотою 50 Гц, то втрати заліза у 15JNSF950 були більшими, ніж у 10JNEX900, але досить малими в порівнянні з пиловим сердечником. З іншого боку, на частоті 10 кГц різниця між втратами заліза 15JNSF950 і 10JNEX900 зменшилася, а на частоті 20 кГц 15JNSF950 показує найменші втрати заліза навіть при товщині матеріалу. Це пов'язано з тим, що втрати на вихрові струми зменшуються за рахунок крутого градієнта концентрації Si в напрямку товщини листа, і цей ефект стає помітним при високочастотному збудженні, при якому втрати на вихрові струми є керуючим фактором втрат заліза1).

Іншими словами, 15JNSF950 - це матеріал, який задовольняє як високу щільність потоку насичення, майже рівну щільності потоку 3% Si, так і низькі втрати заліза при високій частоті на тому ж рівні, що і 6,5% сталі Si.

У високочастотних реакторах, які використовуються в кондиціонерах, кондиціонерах для сонячних енергетичних систем, бортових джерелах живлення для гібридних електромобілів (HEV) та подібних додатках, струм включає високі частоти від кількох кілогерц до кількох десятків кілогерц. Тому, щоб уникнути виділення тепла в реакторі, в матеріалі активної зони потрібні низькі втрати заліза при високій частоті. Більш того, при збільшенні струму і наближенні щільності потоку в матеріалі активної зони індуктивність реактора різко падає, і виникає небезпека пошкодження електричного пристрою. З цієї причини висока щільність потоку насичення також затребувана в матеріалі активної зони.15JNSF950, який має високу щільність потоку насичення і показує низькі втрати заліза на високій частоті, підходить для застосувань цього типу і є вигідним матеріалом для зменшення розмірів і високої ефективності в реакторах.

3 Характеристики зміщення постійного струму випробувальних реакторів

Реактори того ж типу були виготовлені з використанням 10JNEX900 і 15JNSF950, а на рисунку 3 показана їх характеристика зміщення постійного струму. Загалом можна зрозуміти, що 15JNSF950 показує вищу індуктивність. Через високу щільність потоку насичення 15JNSF950 зменшення індуктивності в області сильного струму є помірним. Деякі реактори вимагають високої індуктивності в області більшого струму, ніж номінальне значення; Вважається, що 15JNSF950 добре підходить для таких застосувань. Оскільки втрати заліза 15JNSF950 на комерційній частоті надзвичайно малі в порівнянні з втратами пилового ядра (6,5% Si), як показано на рис. 2, 15JNSF950 також вважається придатним матеріалом активної зони для реакторів змінного струму, в яких комерційний змінний струм накладається на високу частоту.

15JNSF950, який був розроблений JFE Steel, є матеріалом, який задовольняє як високу щільність потоку насичення, майже рівну щільності потоку 3% Si, так і низькі втрати заліза на високій частоті на тому ж рівні, що і 6,5% сталі Si. 15JNSF950 підходить для використання в матеріалах активної зони високочастотних реакторів тощо. Також у майбутньому очікується застосування в галузі силової електроніки, де прогресує тенденція до більш високих частот.